除此之外还有拓扑超导体,当三维拓扑绝缘体出现时,虽然也有很奇特的性质但是和量子计算机并没有太大的关系,然而经过科学家的不断探索,拓扑超导体出现了,它完全扭转拓扑绝缘体的性质,使之成为表面是金属、内部却具有超导性的一种新的材料,这种材料的发现有望发展出新一代电子学,是当前的信息存储与方式完全改观。东南大学硕士学位论文2.1拓扑能带理论绝缘态第二章理论背景弟一早蛙T匕目京绝缘态是物质的一种最基本的态,在绝缘体中原子上的束缚电子形成闭壳层,这样的材料之所以表现出电子惰性是因为它只能提供一个非常有限的能量来驱动电子运动,晶格中原子间的强相互作用导致共价键的产生,20世纪量子力学最成功的莫过于固体能带理论的发展,它提供了一种语言来描述这些态的电子结构,这个理论利用晶格的平移对称性,根据定义在一个周期性布里渊区中的动量七来划分电子态,布洛赫态l‰(后))是布洛赫哈密顿量H(七)的本征态,而本征值‰(七)定义的能带共同的构成了整体的能带结构。在绝缘体中一个能隙将已占据的价带态和未占据的导带态分开,尽管这个能隙远大于半导体的能隙,但是两者在某种意义上属于相同的相,常规的绝缘体,不管有多少个能带,在拓扑性质上都是一样的,即是拓扑平庸的,实际上这种绝缘体等价于真空,在狄拉克的量子相对论中电子一空穴对也可以产生能隙,其中电子类似于导带,空穴类似于价带。并不是所有存在拓扑能隙的电子态都可以看作“真空”,最简单的例子就是整数量子霍尔态【1,2l,它出现在强磁场下的二维(2D)电子气中,回旋频率为吐的量子化电子循环轨道导致了量子化的朗道能级靠=壳%(m+%)如果N级朗道能级被占据而其它为空,就会出现一个类似于绝缘体能隙将占据的态和空的态分开,但是又不完全像绝缘体,电场引起回旋加速器轨道变化导致了量子霍尔电导盎%=Ne2/h(2.1)测量得到的%的量子化误差只有109分之一【3】,这个精度表现了%的拓扑
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